ВИДНЕЙШИЕ ХИМИКИ-ФЛОГИСТИКИ В СТРАНАХ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ В СЕРЕДИНЕ XVIII В

ВИДНЕЙШИЕ ХИМИКИ-ФЛОГИСТИКИ В СТРАНАХ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ В СЕРЕДИНЕ XVIII В

В то время как Ломоносов в России разрабатывал основы новой химии, в других странах Европы химики приступили к изучению состава и свойств солей и минералов, к разработке химико-аналитических методов исследования. Однако главную свою задачу они видели в решении различных химико-технических проблем. В отличие от Ломоносова большинство его современников были отсталыми в теоретическом отношении и рассматривали химические явления исключительно с точки зрения догм теории флогистона.

В Германии в средине XVIII в. виднейшим химиком был Андреас Сигизмунд Маргграф (1709–1782) (59). Он родился в Берлине в семье придворного аптекаря. В юности под руководством отца, а также друга отца — Каспара Неймана (стр. 247) — он занимался фармацией и химией. Затем в течение нескольких лет он совершенствовал свои знания в университетах Франкфурта-на-Майне и Страсбурга. Далее, он изучал медицину в университете Галле, где были еще живы традиции Шталя, и около 1734 г. переехал во Фрейберг и под руководством И. Ф. Генкеля изучал химию, горное дело и металлургию. В 1735 г. он возвратился в Берлин и через три года стал членом Королевского общества наук. При реорганизации этого общества в Прусскую академию наук он стал членом физического класса, а с 1767 г. — директором физического класса Академии. В его распоряжение поступила академическая лаборатория, в которой он занимался напряженной исследовательской работой. Он умер в 1782 г. после продолжительной болезни (60).

Маргграф был флогистиком-доктринером (61). Однако он был деятельным исследователем в области химии и технической химии. Результаты своих исследований он публиковал в трудах Прусской академии наук. В 1761 г. вышло в свет собрание «Химических трудов» Маргграфа. Издателем этого собранения был академик Петербургской академии наук Иоганн Готлиб Леман.

Среди исследований Маргграфа прежде всего следует отметить серию работ по получению фосфора и фосфорной кислоты. В тридцатых годах XVIII в. еще существовало монопольное производство фосфора (по способу Бойля), продававшегося по весьма высокой цене: 10–16 дукатов за унцию (31,1 г). Способ получения твердого фосфора был еще окружен покровом тайны, а свойства этого вещества были далеко не изучены. Маргграф разработал сравнительно простой способ получения фосфора из мочи, выпариванием смеси последней с окисью свинца, поваренной солью, поташом и углем и затем перегонкой сухого остатка (62). Маргграф более подробно исследовал свойства фосфора. Он пытался получить «дигерированием» (т. е. длительным нагреванием при невысокой температуре) соединение фосфора с металлами и «полуметаллами». Он получил соединение фосфора с серой, а сжигая фосфор, получил и исследовал фосфорную кислоту. Он заметил, что продукт сгорания фосфора весит больше, чем исходный фосфор, но объяснил это, будучи флогистиком, тем, что при сгорании фосфор теряет свой флогистон. Затем Маргграф предложил другой способ получения фосфорной кислоты: нагреванием фосфора с азотной кислотой.

Маргграф много занимался химико-аналитическими исследованиями. Пользуясь качественными реакциями мокрым путем, он установил, что глинозем и «горькая земля» (магнезия), которые считались разновидностями извести, на самом деле — различные вещества и совершенно отличаются от извести по реакциям. Он указал несколько минералов, в которых эти «земли» содержатся в значительных количествах. В 1750 г. Маргграф показал, что гипс состоит из серной кислоты, известковой земли и воды и установил сходство состава гипса с другими сернокислыми солями, в частности с тяжелым шпатом (сульфат бария). Маргграф исследовал также осаждение щелочами из кислых растворов металлических солей и установил в ряде случаев растворимость получающихся при этом осадков в избытке щелочи. Он получил также цианистый калий и желтую кровяную соль и изучил осаждающее действие растворов металлических солей.

Маргграф провел также несколько химико-технических исследований. В области металлургической химии он изучил пути повышения качества сплавов меди с оловом и цинком и описал улучшенный способ получения цинка из галмея. Он много работал в области технологии крашения тканей и занимался другими техническими проблемами. Особенно большое практическое значение имели предложенные Маргграфом способы получения сахара из свеклы и других северных растений (1747 г.). В XVIII в. сахар целиком ввозили в Европу из южных стран, где его добывали из сахарного тростника. Маргграф показал, что свекла и некоторые другие растения Европы содержат тот же «истинный» сахар, что и получаемый из тростника, и, таким образом, его следует признать основателем сахарной промышленности в Европе.

Работы Маргграфа по получению сахара из свеклы продолжил и развил его ученик Франц Карл Ахард (1753–1821), который после смерти Маргграфа вступил на пост директора физического класса Прусской академии наук. Ахард занимался различными техническими проблемами. Он стал известным химиком, особенно в связи с тем, что первым изготовил и применил в лабораторной практике платиновый гигель (1784 г.). При этом Ахард пользовался сплавом платины с мышьяком, из которого и изготовлялось изделие. Затем при продолжительном прокаливании мышьяк выгорал и изделие проковывалось. Ахарду принадлежит заслуга основания первых свеклосахарных заводов (63).

Деятельность Маргграфа и Ахарда типична для большинства менее известных химиков Германии этого периода.

Французские химики к средине XVIII в. также приняли теорию флогистона как руководящее учение в химии. И в этот период подобно своим немецким коллегам многие из них развивали главным образом исследования химико-технического характера.

Выше говорилось об Этьене Франсуа Жоффруа (старшем). Его младший брат Клод Жозеф Жоффруа (1685–1752) также был химиком и членом Парижской академии наук. Он получил известность своими работами в области жиров и масел, их омыления щелочами и высаливаниями мыл.

Другой французский химик этого периода — Жан Элло (1685–1766), современник братьев Жоффруа, был редактором политической газеты «Gazette de France» и членом Парижской академии наук. Его работы относятся почти исключительно к области технической химии. Будучи флогистиком, он пытался решить весьма странные задачи. Так, он приложил немало усилий для того, чтобы «разложить» металлический цинк. При этом он, однако, правильно оценил и описал отношения цинка, окиси цинка и цинкового купороса к кислотам. Он внес ряд усовершенствований в технологию фарфорового производства в Севре и предложил также новые краски для росписи фарфора. Элло разработал теорию крашения тканей. Он изучал способы разделения золота и серебра в сплавах и точного определения содержания обоих металлов. Им выпущено несколько книг химико-технического содержания.

Видным французским химиком-техником был ученики последователь Лемери и Жоффруа — Анри Луи Дюамель дю Монсо (1700–1782). Он также состоял членом Парижской академии наук и был разносторонним ученым — агрономом, физиком, метеорологом, физиологом и техником. Заслуга Дюамеля перед химией состоит прежде всего в исследованиях, посвященных природе основания поваренной соли. Он показал, что осадок, получаемый действием едкого кали на раствор поваренной соли, ничего общего с основанием этой соли не имеет и обусловлен загрязнениями. Истинное основание поваренной соли он нашел в едком натре и установил, что это же основание присутствует в буре, глауберовой соли и соде. Он установил различие между едким кали и едким натром, исследовал природные источники солей, содержащих эти основания. Дюамелю принадлежит и первый проект получения соды из каменной соли.

Заслуживает упоминания и литературная деятельность Дюамеля дю Монсо и в области технической химии. Ему принадлежат монографии статьи по производству нашатыря, по мыловарению, рафинации сахара, клееварению и другим вопросам технической химии.

Более широкую известность приобрели труды одного из наиболее ревностных представителей теории флогистона во Франции Пьера Жозефа Макёра (Маке) (1718–1784) (64). Он родился в Париже и в молодости изучал здесь медицину и химию. Благодаря своим исследованиям он стал членом Парижской академии наук и профессором химии в Ботаническом саду.

В сочинениях Макёра «Элементы химии» (1749–1751, второе издание–1775) (65) и «Химическом словаре» (1766 г., второе издание — 1778) отчетливо отражены воззрения самого автора, а также приведены сведения, которыми располагала химия в средине XVIII в. (66)

В своем учебнике химии Макёр исходит из представлений об элементах как пределе делимости веществ. Однако таким пределом делимости он считает начала — землю и воду, а также воздух и огонь, т. е. элементы Аристотеля. Макёр рассматривает свойства этих элементов-стихий. Говоря об огне, он указывает, что это самое сильное и действенное средство для разложения веществ. Если огонь входит в состав тел в качестве элемента, он называется флогистоном и отличается по свойствам от свободного огня. Все тела, способные гореть, содержат в своем составе флогистон, однако это же начало содержат и некоторые невоспламеняющиеся вещества, например металлы. Далее Макёр признает существование так называемой всеобщей кислоты и считает за таковую, следуя Бехеру и Шталю, купоросное масло, т. е. серную кислоту.

Макёром экспериментально были исследованы некоторые явления, в частности растворимость различных масел в спирте. Он изучил также вопрос об окрашивающем начале, содержащемся в берлинской лазури, и пришел к заключению, что это начало представляет собой чистый флогистон.

Вообще Макёр стремился всюду подчеркивать значение теории флогистона при объяснении различных явлений, несмотря на то, что ему были хорошо известны противоречия этой теории фактам. Во второй половине XVIII в. эти противоречия были настолько очевидными, что некоторые авторитетные естествоиспытатели стали сомневаться в существовании флогистона как простого начала. Например, Бюффон в дополнении к своей «Естественной истории» (1774) писал, что флогистон — соединение двух элементов — огня и воздуха, которые находятся в телах в связанном состоянии (67).

В 1778 г. Макёр, не называя имени Бюффона, резко раскритиковал его воззрения во 2-м издании своего «Химического словаря». В статье «Флогистон» Макёр, возражая противникам флогистона, писал: «Должно признаться, что теория горючего существа (флогистона. — Н. Ф.) у незнающих подвержена поруганию по той причине, что они ни ее не могут понимать, ни иметь малейшее понятие об опытах, на которых она основывается. Существо, которое почитается материальным, но которого нельзя в склянице представить свободным и чистым…, им кажется существом химерическим и сложным, которое существует токмо в воображении химиков и изобретено для объяснения многих явлений, не меньше обольщающих, как и темных» (68).

Пытаясь устранить противоречия теории флогистона и, в частности, рационально объяснить «отрицательный вес» флогистона, Макёр с восторгом принял следующее «объяснение» Гитона де Морво: «Приведем в равновесие на весах под водой два свинцовых шара приблизительно одного веса; затем к одной чашке весов подвесим кусок пробки, предмет более легкий, чем вода; тогда эта чашка со свинцовым шаром подымется вверх и будет казаться более легкой, несмотря на то, что вес ее, очевидно, увеличился. Подобное же происходит при горении, только здесь взвешивание происходит в воздухе; металл, соединение металлической извести с флогистоном, кажется легче извести, так как удельный вес флогистона, точно так же, как и пробка, легче среды, в которой мы производим взвешивание» (69).

Макёр считал это объяснение «достойным удивления». Он оставался убежденным флогистиком до самой смерти, даже после того как эта теория пала.

Старшим современником Макёра был Гийом Франсуа Руэль (1703–1770). Он изучал аптечное дело и успешно занимался химией. В 1742 г. Руэль был назначен профессором-демонстратором в Ботанический сад (Jardin des plantes). B том же году он был избран адъюнктом Парижской академии наук, а в 1752 г. стал членом этой академии. В 1768 г. Руэль оставил профессуру по болезни (70).

Как исследователь Руэль был мало продуктивен. Он опубликовал всего пять сообщений о своих работах. В первой работе (1744 г.) он предложил классификацию нейтральных солей, основанную на форме их кристаллов, на содержании в них кристаллизационной воды и на температуре, при которой начинается кристаллизация солей при выпаривании растворов. В следующем году он опубликовал сообщение о кристаллизации «морской» (поваренной) соли. Третье сообщение (1747 г.) было посвящено явлению воспламеняемости эфирных масел, в частности скипидара, при действии дымящей азотной кислоты. Четвертое сообщение касалось метода бальзамирования трупов, применявшегося в Древнем Египте. Наконец, в 1754 г. Руэль представил свое последнее сообщение в Академию наук, в котором утверждал, что кислые соли отличаются от нейтральных. Эта идея Руэля была подвергнута критике, в частности Бомэ, в дальнейшем одним из упорных противников кислородной теории Лавуазье.

Однако имя Руэля стало широко известным в связи с его блестящими лекциями в Ботаническом саду. Благодаря живости и темпераментности изложения, лекции Руэля привлекали множество слушателей, среди которых было много крупных ученых и общественных деятелей Франции, в том числе Макёр, Лавуазье, Пруст и Леблан, а также Дидро, Ж. Ж. Руссо и другие видные ученые и писатели.

Сохранилось несколько довольно полных записей лекций Руэля. Его теоретические воззрения, положенные им в основу курса, никак нельзя признать прогрессивными. Руэль считал, что учение о четырех элементах Аристотеля — начале воспламеняемости, или «связанном огне» (флогистоне), земле, воздухе и воделучше объясняет свойства веществ и химические явления, чем три начала Василия Валентина и Парацельса.

В курсе Руэля освещались, впрочем, и некоторые его собственные точки зрения. Так, он указывал, что нейтральные соли представляют собой сочетание кислот и оснований, причем свойства этих последних в солях сохраняются. Такие соли не вскипают при действии кислот и щелочей (71). Руэль также подробно касался в своих лекциях проблем технической химии и описывал химические производства, в особенности много внимания он уделял вопросам медицины и фармации.

Из химиков этого периода назовем здесь видного шведского ученого Торберна Улафа Бергмана (1735–1784) (72). В юности Бергман изучал математику и естественные науки. В 1761 г. он получил профессуру по математике в Упсальском университете. С 1767 г. он стал профессором химии этого же университета и приобрел широкую известность своими химическими исследованиями. Конец жизни Бергмана был омрачен болезнями.

Бергман был весьма трудолюбивым и разносторонним химиком. Главная его заслуга состоит в разработке методов качественного химического анализа мокрым путем. Он ввел в употребление многие реактивы[27] и основал учение о реактивах и систематическом качественном анализе. Пользуясь ограниченным набором реактивов, он провел множество анализов солей и минералов. Бергман пользовался настойками индикаторов, в частности настойками лакмуса и бразильского дерева, для определения кислот и щелочей, описал характерные реакции для ряда металлов и кислот. Предложенные им реакции определения меди, извести, барита, сероводорода и ряда кислот применяются и до сих пор.

Бергман указал на целесообразность применения едких и углекислых щелочей для осаждения окислов металлов (и основных солей) из соответствующих растворов. Он ввел также средства для отделения осадков и выпавших кристаллов из раствора. Бергман разработал метод анализа силикатов, которые он переводил в раствор сплавлением с поташом. Вообще он дал полное руководство к испытанию минералов и руд, вначале переводя их в раствор действием соляной или азотной кислоты или путем сплавления с щелочами.

Бергман разработал некоторые методы весового количественного анализа в растворах и определил состав многих солей и минералов. Помимо методов качественного и количественного анализов солей и минералов, Бергман значительно усовершенствовал методы химического исследования минеральных вод. Он определил также содержание углерода в обычном ковком железе, стали и чугуне и нашел, что из них наиболее чистым является ковкое железо. Он объяснил также хладоломкость железа присутствием в нем фосфора. Вопреки мнению Руэля, который считал, что в состав купоросов входит металл и кислота, Бергман указал, что купоросы получаются из окислов металлов (металлических оснований) и серной кислоты. Исследуя минеральные воды, Бергман довольно точно определил растворимость углекислого газа в воде.

Однако отдельные взгляды Бергмана были ошибочными. Прочно придерживаясь теории флогистона, он активно выступал против новых представлений Лавуазье. Несмотря на достижения в химико-аналитическом исследовании веществ Бергман иногда делал совершенно неправильные выводы об их составе. Так, он утверждал, что нерастворимый остаток, получаемый после растворения хладоломкого железа в соляной кислоте, представляет собой некий новый металл, который он называл «сидерум» (в действительности же это фосфид железа).

Важной областью деятельности Бергмана являются его исследования, посвященные проблеме химического сродства. Причиной сродства Бергман считал силу притяжения между частицами реагирующих веществ. Хотя частицы эти и весьма малы, их взаимное притяжение, по его мнению, должно быть очень велико вследствие малых расстояний между ними. Поэтому Бергман полагал, что величина силы сродства действующих друг на друга веществ при одинаковых условиях постоянна и не зависит от количеств обоих веществ. О сродстве кислот и оснований Бергман судил по их количествам, насыщающим одно другое. Проведя множество опытов (недостаточно точных), он определил сродство оснований к кислотам и кислот к основаниям и пришел к неправильному заключению о величине сродства и о вытеснении из солей одних кислот другими. Бергман составил и опубликовал «большие таблицы сродства», в принципе сходные с таблицами Жоффруа. При этом он признавал невозможным установить абсолютные величины сил сродства. Впоследствии учение Бергмана об избирательном сродстве было опровергнуто Бертолле.

Таблицы сродства Бергмана приобрели в конце XVIII в. большой авторитет среди химиков. Каждый из них, открыв новое вещество, стремился прежде всего определить его место в бергмановских таблицах сродства, точно так же, как впоследствии стремились определять молекулярный вес и другие константы вновь открываемых веществ.

Другой шведский химик этого же периода Аксель Фредрик Кронштедт (1722–1765) получил известность также благодаря своим химико-аналитическим исследованиям. Кронштедт учился в Упсальском университете, изучал там математику и минералогию. В 1742 г. он поступил в Горную академию и некоторое время работал по обследованию горных приисков в Швеции. В 1753 г. он перешел на службу в Стокгольмскую академию наук. В 1758 г. он выпустил книгу «Система минералогии», которая получила широкое распространение в Европе.

Кронштедт много работал в области аналитической химии минералов. Ему принадлежит заслуга введения в качественный анализ паяльной трубки. В 1751 г. он обнаружил в кобальтовой земле примесь, имевшую зеленый цвет, и выделил из нее новый металл, который был назван никелем.

В рассматриваемый период в различных странах Европы работало довольно много и менее известных химиков, также занимавшихся главным образом проблемами технической химии и химическим анализом солей, минералов и минеральных вод и т. д. Из этих химиков здесь назовем лишь немногих.

Иоганн Готлиб Леман (1719–1767) (74) родился в Лангенхеннерсдорфе, близ Пирна, в Германии. С 1735 г. он обучался в гимназии и у частных учителей. В 1738 г. поступил в Лейпцигский университет, где изучал медицину, а в следующем году перешел в Виттенбергский университет, продолжая заниматься медициной. Здесь в 1741 г. Леман получил степень доктора медицины и в 1745 г. переселился в Дрезден, где работал практикующим врачом. В 1750 г. он переехал в Берлин, откуда в 1752–1754 гг. совершил путешествие в Гарц. В 1754 г. Леман получил звание горного советника. В 1760 г. был приглашен на кафедру химии Петербургской академии наук. В 1761 г. он прибыл в Петербург и был назначен профессором химии, принял Химическую лабораторию и одновременно стал заведующим кабинетом натуральной истории. 22 января 1767 г. Леман умер от желчной лихорадки, по-видимому вызванной случайным отравлением мышьяком в лаборатории. В начальный период своей деятельности Леман занимался главным образом минералогией, геологией и горным делом. В дальнейшем он занимался химическим анализом минералов, в частности вольфрамита, а также пробирным анализом. В 1761 г. вышло в свет его руководство по пробирному анализу (75). После переезда в Петербург Леман продолжал свои химико-аналитические исследования, изучая некоторые руды и минеральные воды. Для этого он совершил несколько путешествий по России и, в частности, посетил минеральные источники Старой Руссы. Леман был типичным представителем химико-технического направления, господствовавшего в то время в Германии (76).

В тот же период в Петербурге работали и другие химики-практики. Иван Андреевич Шлаттер (1708–1768) — химик-пробирер, директор Петербургского монетного двора и затем (с 1760 г.) президент Бергколлегии. Шлаттеру принадлежат несколько химико-металлургических исследований и проектов. Им написано первое руководство по пробирному анализу на русском языке (77).

После смерти Лемана ломоносовской химической лабораторией некоторое время руководил почетный академик Петербургской академии и фармацевт Иоганн Георг Модель (1711–1775). Несколько исследований, опубликованных Моделей, касались химико-аналитических и химико-фармацевтических вопросов.

Из итальянских химиков флогистического периода назовем Якопо Бартоломео Беккари (1682–1766). В особенности он изучал процессы ферментации, разложил муку на крахмал и клейковину. Им сделаны также интересные наблюдения, посвященные явлению фосфоресценции. Беккари исследовал также действие света на соли серебра и установил происходящее при этом изменение цвета (78).

Итальянский химик Джованни Баттиста Беккария (1716–1771), профессор экспериментальной физики в Турине, изучал явления кальцинации олова и свинца в замкнутых сосудах и нашел, что количество получавшейся при этом «извести» (окалины) тем больше, чем большего объема был взят сосуд, в котором проводилось прокаливание. Однако это явление он объяснил с флогистических позиций тем, что воздух при прокаливании металла необходим лишь для поглощения выделяемого флогистона. Таким образом, если воздуха недостаточно, флогистон не может выделяться из металла (79). Кроме того, Беккария изучал восстановление металлических «известей» при действии электрических искр. Другие итальянские химики этого периода занимались химико-техническими, фармацевтическими и другими вопросами, проводили химические анализы разнообразных материалов. Так, Джованни Ардуино (1714–1795) провел множество анализов минеральных вод.

К этому же периоду (особенно после 1770 г.) относится деятельность многих других видных химиков разных стран; однако они были уже современниками химической революции. Некоторые из них примкнули к учению Лавуазье, другие же, наоборот, продолжали упорно придерживаться старых флогистических представлений даже в конце столетия. О деятельности этих химиков «переходного периода» будет сказано в дальнейшем.

Таким образом, в период теории флогистона начался интенсивный процесс накопления нового фактического материала в различных областях технической химии и аналитической химии. Весьма характерно для этого периода (1750–1770) то, что большинство химиков принимало непосредственное участие в решении самых различных химико-технических проблем и вопросов, выдвигавшихся на очередь быстро развивающейся промышленностью. Химики флогистического периода как бы ощущали потребности производства, назревающую промышленную и техническую революции. Такая химико-техническая деятельность химиков продолжалась и в начале XIX в.

Важнейшим направлением исследований, получившим развитие в течение флогистического периода, было изучение химического состава солей и минералов, а также попытки их классификации, отражавшие общее стремление естествоиспытателей этого периода к систематизации фактического материала (Линней и др.). Эти направления исследований также находились в самой непосредственной связи с потребностями производства, в частности с поисками новых источников сырья для промышленности. Они явились результатом многочисленных экспедиций XVIII в. Именно поэтому в деятельности многих химиков этого периода сочетались интересы к аналитической химии, минералогии, горному делу, металлургии и т. д.

Изучение химического состава солей, минералов, руд, животных и растительных продуктов потребовало от химиков разработки методов качественного и количественного химического анализа. Анализами различных объектов занимались все без исключения химики-исследователи того времени. Уже первые результаты исследования солей и простейших по составу минералов (гипс и др.) привели к важным выводам о наличии стехиометрических отношений кислот и оснований в солях. Все это послужило базой для пересмотра теоретических основ химии.

Отметим в заключение значительное расширение химического образования в период теории флогистона. Об этом свидетельствует появление ряда учебников по химии, множества монографий по химико-техническим вопросам, руководств, словарей и других пособий для изучения химии.

Следует упомянуть и о популяризаторской деятельности химиков в этот период, возбуждавшей широкий интерес к химии и ее приложениям в производстве и быту в образованной части общества.